钇稳定氧化锆球及其应用

      在有水蒸气的情况下，氧化锆球容易出现低温老化现象，容易开裂。在其中加入一定比例的氧化钇可以解决类似问题。钇稳定氧化锆球对于原料纯度，配比比例，烧成温度和制作工艺都有严格要求，制成后的成品有里外始终如一的均匀品质，具有珍珠般的光泽和光滑工作球面，是研磨介质中的极品。
      氧化锆是一种耐火材料，常温下有三种晶型，单斜、四方和立方。其中单斜跟四方晶型会在800到1100度之间发生相互转化，同时晶体大小发生变化，影响力学性能，立方晶型氧化锆则可以承受2000度以上高温而不发生变化。
      为了让氧化锆稳定在立方晶型，增加耐热性，需要加入部分的稳定剂，最常用的稳定剂有两种，一种是氧化钇，一种是氧化钙。氧化锆做耐火材料原料的时候，有两种形式，一是电熔氧化锆砂，一是钇稳定氧化锆球，就是用氧化钇做稳定剂的氧化锆空心球。
      氧化锆空心球制品，体积密度小，热容小，提高窖炉效率，缩短生产周期。长期使用温度可达到2200℃，导热率约为AL2O3的50%，在氢气氛下使用非常稳定，在通氢气中频炉上使用可提高寿命30-40%。
氧化锆空心球的制备
1、电熔法
　　 氧化锆空心球是在高温熔体突然受到高速气流冲散和急速冷却作用下形成的，球粒的尺寸与熔体的性质和操作条件有着密切的关系。在化学组成相同的情况下，喷吹空气的速度越高（即压缩空气的压力越大）及熔体的表面张力越小（即熔体的温度越高），空心球的粒径越小。
2、烧结法
　　 为了节约能源和控制产品质量，英国开发了一种用烧结法制造的氧化锆空心球的生产工艺，以直径0.5-5mm的有机小球为球核，表面用氧化物泥浆涂裹，干燥后经热处理而制的粒度均匀和强度较高的空心球。用烧结法制造的空心球比电熔喷吹法生产的氧化铝空心球性能上要优越。
3、化学法
　　 以乙醇为溶剂, 配制0.4 mol·L-1的硝酸铝溶液.取60 mL 硝酸铝溶液, 加入0.2 g 胶体碳球(直径约为600 nm), 超声20 min 后在25 益(即吸附温度)下静置8 h(即吸附时间), 以便碳球对溶液中的Al3+进行充分吸附. 将溶液进行抽滤, 所得固体放入80 益烘箱中烘干. 在氮气气氛下, 将干燥的粉末分别在330 和440 益焙烧3 h, 随后在550 益下,氧气氛围焙烧3 h, 所得产品即为氧化铝空心球。
空心球强度
　　 空心球的断面结构大体上有3种类型：薄壳中空球；多孔蜂窝球；厚壁中空球。空心球的结构类型主要取决于化学组成，并对空心球的物理性能有很大影响。如氧化铝空心球，用高纯氧化铝原料制造时，喷吹的空心球的壁很薄，它的热导率小，但单球的强度低，在混合和成型空心球制品时容易发生破裂。如在配料中适当提高SiO2含量为0.1%——0.3%时，空心球的强度最低，增加一些SiO2含量，可大大提高空心球的强度。
      氧化锆空心球为耐高温的隔热材料，可作为制造隔热制品的原料或直接以散状料用作高温窑炉的隔热层。氧化锆空心球制品是将75%的不同粒度的氧化锆空心球、25%的氧化锆细粉，外加4%氧化钙细粉作稳定剂，以硼砂溶液作黏结剂，经混合、成型、干燥后，在高温下烧成。可用作超高温炉的炉衬和真空感应炉的填料，使用温度可达2200℃。
      氧化锆空心球砖是以氧化锆空心球为主要原料制成的隔热耐火制品。其生产工艺是，以氧化锆为原料，氧化钙（或氧化镁等）作稳定剂，经均匀混合，电弧法熔化成熔液，以压缩空气喷吹制成氧化锆空心球，然后以氧化锆空心球（65%～70%）和氧化锆细粉（30%～35%）为原料，以硼酸水溶液作接合剂，混合均匀后用加压振动成型机成型，制得的砖坯干燥后在1700°C～1800°C 下烧成。
       氧化锆空心球砖耐火度大于2400°C，显气孔率为55%～60%，体积密度为2.5～3.0g/cm3，耐压强度不小于4.9MPa，热导率为0.23～0.35W/(m .k) 。氧化锆空心球砖是性能优良的隔热耐火制品，安全使用温度可达2200°C。它在冶金﹑化工﹑电子等工业的热工设备中作为直接接触火焰的高温内衬材料。

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